CN204384653U - 一种用于立井井筒施工的提升容器防坠装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿山设备，具体的说涉及一种用于立井井筒施工技术中的提升容器防坠装置，其包括安装在保护伞下部的抓捕自锁装置；沿主提钢丝绳且在抓捕自锁装置的相邻侧装设有吸能缓冲装置和同步收绳装置，所述同步收绳装置位于吸能缓冲装置的内侧，主要用于在提升容器上提过程中实现同步收绳；沿主提钢丝绳且在吸能缓冲装置和同步收绳装置的下部固定有钩头连接装置，钩头连接装置通过钩头保护绳与所述的缓冲装置活动连接；所述钩头连接装置的下部悬挂吊桶结构，所述抓捕自锁装置包括连杆机构、逆止限位机构和蓄能机构。本实用新型可以确保提升容器在各个运行环节都得到有效的保护，避免因各种原因造成提升容器坠落，保障人身安全。

Description

一种用于立井井筒施工的提升容器防坠装置

技术领域

本实用新型涉及一种矿山设备，具体的说涉及一种用于立井井筒施工技术中的提升容器防坠装置。

背景技术

在立井井筒施工期间，提升容器(吊桶)作为运送人员与物料的器械，其运行的安全性与可靠性将直接关系到提升容器内人员及井下工作面施工人员的人身安全，且不论提升容器因何种原因发生坠落，都将造成非常严重的后果。随着国内煤炭开采深度的不断增加，提升容器(吊桶)在井筒提升中的运行距离与速度都在不断提高，带来的安全威胁也越来越大。有关提升容器坠的危害：1998年，岱庄煤矿副井3m³吊桶坠落井筒，并穿透封口盘与双层吊盘，造成一死多伤；2010年，陕西澄合矿务局在建矿井发生吊桶坠落井筒事故，造成11人被埋；2014年3月，锡林郭勒盟镶黄旗蒙金矿业加布斯铌钽矿发生一起提升吊桶断绳事故，造成3死2伤等等。

虽然目前煤炭企业加强了对于建井期间的吊桶提升运输管理，并采用先进的监控技术对吊桶提升系统的运行实行实时监测，在很大程度上提高了吊桶提升系统运行的安全性可靠性，但并未从根本上有效杜绝提升吊桶坠井事故的发生，且从以上所列举的三个案例中也不难看出，提升吊桶坠井事故仍时有发生，且均造成人员伤亡，事故后果极为严重。

提升容器坠落的原因主要为：主提钢丝绳断绳，由于钢丝绳锈蚀、磨损、断丝、外力切割等原因造成主提钢丝绳破断拉力严重不足，在重载提升过程中发生主提钢丝绳断绳；提升容器剐蹭模板、吊盘、封口盘及提升机过卷装置失效而过卷造成钢丝绳终端载荷过大，发生主提钢丝绳断绳事故；提升机急停造成钢丝绳瞬间受力过大而断绳；钢丝绳与提升机滚筒或钢丝绳与提升容器连接装置之间连接失效，造成提升容器自由滑落；提升容器与提升容器连接装置间连接失效或提升容器连接装置断裂损毁等原因造成提升容器自由滑落。所以为解决现有的问题，设计了更加合理的防坠装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于立井井筒施工的提升容器防坠装置，可以确保提升容器在各个运行环节都得到有效的保护，避免因各种原因造成提升容器坠落时，危及提升容器内乘坐人员及井下作业人员的生命安全，保护井筒各种施工设施不受提升容器坠落而受损。

立井井筒施工过程中提升容器的工作流程是：主提钢丝绳的一端固定在提升机滚筒上，另一端经凿井井架上装设的天轮改向后垂到井口，通过提升容器连接装置与提升容器连接；提升容器在提升机的作用下沿钢丝绳做垂直升降运动，经井口封口盘、吊盘到工作面；钢丝绳末端固定在吊盘上，另一端通过井架上装设的改向轮连接到地面稳车上，在稳车的作用下随吊盘的升降而升降。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种用于立井井筒施工的提升容器防坠装置，其包括：

安装在保护伞下部的抓捕自锁装置，所述保护伞为圆锥形，主梁采用圆形钢构件，以利于断绳事故发生时钢丝绳沿保护伞两侧滑落；

沿主提钢丝绳且在抓捕自锁装置的相邻侧装设有吸能缓冲装置和同步收绳装置，所述同步收绳装置位于吸能缓冲装置的内侧，主要用于在提升容器上提过程中实现同步收绳；

沿主提钢丝绳且在吸能缓冲装置和同步收绳装置的下部固定有钩头连接装置，钩头连接装置通过钩头保护绳与所述的吸能缓冲装置活动连接；

所述钩头连接装置的下部悬挂吊桶结构；

所述抓捕自锁装置包括连杆机构、逆止限位机构和蓄能机构，所述逆止限位机构包括限位块和压板，所述限位块装设在主提钢丝绳上，所述逆止限位机构的压板与蓄能机构活动连接；所述蓄能机构对称设置在主提钢丝绳的两侧，蓄能机构的上端部设置有滑道，内部装设弹簧；所述连杆机构一端装设在蓄能机构的滑道内，一端与位于稳绳两边对称的摩擦块活动连接。

优选地，还包括保护伞限位装置，所述保护伞限位装置装设在所述稳绳与井筒工作盘连接处上端，所述稳绳与井筒工作盘连接处还设有保护伞锥形导绳槽。

优选地，所述保护伞限位装置包括限位顶杆、网格式带齿轮棘轮机构、牵引绳、复位弹簧和带弹簧齿滑块，所述限位顶杆安装在所述保护伞锥形导绳槽上，所述牵引绳连接带弹簧齿滑块和限位顶杆，所述复位弹簧一端固定，一端与带弹簧齿滑块固定连接，所述网格式带齿轮棘轮机构与带弹簧齿滑块配合连接。

优选地，所述限位块与主提钢丝绳采用双向限位连接。

优选地，所述吸能缓冲装置包括吸能装置和缓冲器，所述缓冲器包括底座、主轴和滚筒，其中，所述主轴安装在底座上且所述缓冲器主轴与底座间装设有棘轮，滚筒套装在主轴上且在滚筒外侧缠绕所述钩头保护绳，所述吸能装置套装在主轴上并位于滚筒内侧。

优选地，所述吸能装置为蝶形弹簧，套装在缓冲器的主轴上。

优选地，所述钩头连接装置包括钩头、防旋转钩头连接装置、钩头保护绳锁绳板和防脱钩挡绳板，所述防脱钩挡绳板位于钩头的开口处，且一端与钩头活动连接，所述钩头保护绳锁绳板紧固在所述钩头中间部位，所述钩头卡装在所述防旋转钩头连接装置内，并通过螺栓固定，所述防旋转钩头连接装置的上部通过螺栓与所述主提钢丝绳紧固连接。

优选地，所述吊桶结构包括提升容器、保险绳和可摘挂式钩头，所述保险绳布置在提升容器内侧，一端与可摘挂式钩头连接。

优选地，所述同步收绳装置包括主动轮和传动V带，所述主动轮安装在主提钢丝绳上并与吸能缓冲装置存在间隔，所述传动V带连接主动轮和缓冲器，用于回收钢丝绳时提供动力。

优选地，所述提升容器与所述逆止限位机构的限位块之间的距离高于吊盘底端至保护伞定位装置的间距。

各种工况下防坠装置的工作原理：

1、当保护伞位于吊盘以上位置运行时，如在保护伞以上部位发生断绳，提升容器将因失去提升力而做自由落体运动，此时抓捕自锁装置的弹簧机构复位，通过连杆机构触发自锁生效，将保护伞锁在提升容器两侧装设的两根钩头保护绳上，由缓冲器将提升容器悬停。

2、当保护伞位于吊盘以上位置运行时，如在保护伞以下部位发生断绳，保护伞将由逆止限位装置固定在主提钢丝绳上，再由缓冲器将提升容器悬停。

3、当保护伞落到吊盘上时，保护伞定位机构触发棘轮失效，进而使缓冲器失效，以便于将提升容器降到工作面。

4、当提升容器由工作面上提时，通过调整保护伞逆止限位装置的装设高度，使得提升容器在运行到吊盘下端时先行将保护伞顶起，同时将缓冲器的棘轮复位。

5、当提升容器由工作面上提时，通过同步收绳装置将缓冲器放出的钢丝绳回收到滚筒上，直到提升容器与保护伞无相对运动为止；同时在滚筒上设置棘轮，使得同步收绳装置在提升容器下放过程中可以自行放绳，而在提升容器上提过程中实现同步收绳。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点和积极效果：本实用新型在原有提升容器保护伞的基础上增设了抓捕自锁装置和吸能缓冲装置，一旦保护伞失去上提力，将在自身重力和蓄能机构的作用下启用抓捕功能并实现自锁，将保护伞与固有的主提钢丝绳锁死，而提升容器因自重将做自由落体运动，此时吸能缓冲装置将与提升容器间产生相对位移，从而通过提升容器与吸能缓冲间的连接装置触使吸能器吸收提升容器因自由下落而产生的势能，最终将提升容器悬停；反之，如保护伞重新获取上提力，自锁装置将被复位，系统恢复正常运行状态；本实用新型同时设置了同步收绳装置，通过传动V带和棘轮来实现同步收绳的功能，以解决在系统低速运行阶段(工作面至保护盘之间，约40米)提升容器的正常上提与下放，避免因吸能缓冲装置无法收绳或收绳不同步而影响系统正常运行；本实用新型在吊桶结构上增设保险绳，防止因吊桶结构的连接装置断裂与脱销、连接耳损伤与锚固失效、钩头脱钩等引起的各种提升容器坠落事故的发生。保险绳布置在提升容器内侧合适高度，以避免偏重、翻转及保护绳损伤，且保险绳与缓冲器尾绳环间采用活连接，以消除提升容器旋转的影响；本实用新型可以确保提升容器在各个运行环节都得到有效的保护，避免因各种原因造成提升容器坠落时，危及提升容器内乘坐人员及井下作业人员的生命安全，保护井筒各种施工设施不受提升容器坠落而受损。

附图说明

图1是本实用新型提升容器防坠装置的井下示意图；

图2是本实用新型提升容器防坠装置的总体结构图；

图3是抓捕自锁装置的结构示意图；

图4是保护伞限位装置的结构示意图；

图5是吸能缓冲装置的结构示意图；

图6是钩头连接装置的结构示意图；

图7是吊桶结构的连接图；

图8是吊桶结构的结构示意图。

其中，1为抓捕自锁装置，11为连杆机构，12为逆止限位机构，121为限位块，122为压板，13为蓄能机构，131为滑道，132为弹簧，14为稳绳，15为摩擦块，2为吸能缓冲装置，21为吸能装置，22为缓冲器，221为底座，222为主轴，223为滚筒，224为棘轮，3为同步收绳装置，31为主动轮，32为传动V带，4为钩头连接装置，41为钩头，42为防旋转钩头连接装置，43为钩头保护绳锁绳板，44为防脱钩挡绳板，45为钩头保护绳，5为吊桶结构，51为提升容器，52为保险绳，53为可摘挂式钩头，6为保护伞限位装置，61为限位顶杆，62为网格式带齿轮棘轮机构，63为牵引绳，64为复位弹簧，65为带弹簧齿滑块，7为保护伞，8为主提钢丝绳，9为井筒，10为保护伞锥形导绳槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细描述：

实施例一

如图1、2、3、5和6所示的一种用于立井井筒施工的提升容器防坠装置，是本实用新型的实施例之一，其包括：安装在保护伞7下部的抓捕自锁装置1，所述保护伞7为圆锥形，主梁采用圆形钢构件，以利于断绳事故发生时钢丝绳沿保护伞两侧滑落；沿主提钢丝绳8且在抓捕自锁装置1的相邻侧装设有吸能缓冲装置2和同步收绳装置3，所述同步收绳装置3位于吸能缓冲装置2的内侧，主要用于在提升容器上提过程中实现同步收绳；沿主提钢丝绳8且在吸能缓冲装置1和同步收绳装置3的下部固定有钩头连接装置4，钩头连接装置4通过钩头保护绳45与所述的吸能缓冲装置2活动连接；所述钩头连接装置4的下部悬挂吊桶结构5。

所述抓捕自锁装置1包括连杆机构11、逆止限位机构12和蓄能机构13，所述逆止限位机构12包括限位块121和压板122，所述限位块121装设在主提钢丝绳8上，所述蓄能机构13对称设置在主提钢丝绳8的两边，蓄能机构13的上端部设置有滑道131，内部装设弹簧132，所述逆止限位机构的压板122与蓄能机构13活动连接，所述连杆机构11一端装设在蓄能装置13的滑道131内，一端与位于稳绳14上且两边对称的摩擦块15活动连接。

所述钩头连接装置4包括钩头41、防旋转钩头连接装置42、钩头保护绳锁绳板43和防脱钩挡绳板44，所述防脱钩挡绳板44位于钩头41的开口处，且一端与钩头41活动连接，所述钩头保护绳锁绳板43紧固在所述钩头41中间部位，所述钩头41卡装在所述防旋转钩头连接装置42内，并通过螺栓固定，所述防旋转钩头连接装置42的上部通过螺栓与所述主提钢丝绳8紧固连接；

所述吸能缓冲装置2包括吸能装置21和缓冲器22，所述缓冲器21包括底座221、主轴222和滚筒223，所述缓冲器主轴222与底座221间装设有棘轮224，所述主轴222安装在底座221上，滚筒223套装在主轴222上，滚筒223外侧缠绕所述钩头保护绳45，所述吸能装置21套装在主轴222上，位于滚筒223内侧。

实施例二

如图4所示的一种用于立井井筒施工的提升容器防坠装置是本实用新型的实施例之二，本实施例二与实施例一所不同之处在于：还包括保护伞限位装置6，所述保护伞限位装置6装设在所述稳绳14与井筒9工作盘连接处上端相应位置，所述稳绳14与井筒工作盘连接处还设有保护伞锥形导绳槽10；所述保护伞限位装置6包括限位顶杆61、网格式带齿轮棘轮机构62、牵引绳63、复位弹簧64和带弹簧齿滑块65，所述限位顶杆61安装在所述保护伞锥形导绳槽10上，所述牵引绳63连接带弹簧齿滑块65和限位顶杆61，所述复位弹簧64一端固定，一端与带弹簧齿滑块65固定连接，所述网格式带齿轮棘轮机构62与带弹簧齿滑块65之间配合连接。

实施例三

一种用于立井井筒施工的提升容器防坠装置是本实用新型的实施例之三，本实施例三与实施例二所不同之处在于：所述逆止限位机构12的限位块121与主提钢丝绳8采用双向限位连接。

实施例四

一种用于立井井筒施工的提升容器防坠装置是本实用新型的实施例之四，本实施例四与实施例三所不同之处在于：

所述吸能装置21为蝶形弹簧，套装在缓冲器22的主轴上。

实施例五

如图7和8所示一种用于立井井筒施工的提升容器防坠装置是本实用新型的实施例之五，本实施例五与实施例四所不同之处在于：所述吊桶结构5包括提升容器51、保险绳52和可摘挂式钩头53，所述保险绳52布置在提升容器51内侧合适高度，一端与可摘挂式钩头53连接。

实施例六

一种用于立井井筒施工的提升容器防坠装置是本实用新型的实施例之六，本实施例六与实施例五所不同之处在于：所述同步收绳装置3包括主动轮31和传动V带32，所述主动轮31安装在主提钢丝绳8上，并与吸能缓冲装置2间隔一定的距离，所述传动V带32连接主动轮31和缓冲器22上的棘轮224。

本实用新型的具体工作原理：

1.抓捕与自锁：当主提钢丝绳在限位块以上位置失去提升力时，提升容器与保护伞将在重力作用下做自由落体运动；处于正常运行状态下被蓄能的抓捕自锁装置蓄能机构将伸长复位，通过传动连杆上的齿轮齿条传动机构，推动抓捕自锁装置的摩擦块紧贴提升容器的稳绳，在摩擦力的作用下带动抓捕自锁装置的摩擦块进入保护伞锥形导绳槽内，实施对提升容器保护伞的抓捕；在提升容器保护伞不被重新提起的情况下，由于保护伞所受重力及抓捕自锁装置蓄能机构弹簧力的作用下，抓捕自锁装置的摩擦块将被嵌入保护伞锥形导绳槽内，实现自锁功能。

2.吸能缓冲：

状况1：当主提钢丝绳在限位块以上位置失去提升力，进而提升容器保护伞被抓捕并自锁时，提升容器将在重力作用下做自由落体运动，通过钩头保护绳带动缓冲器的滚筒转动，在缓冲器滚筒与缓冲器主轴装置间螺纹螺杆连接方式的作用下推动缓冲器主轴装置压缩缓冲器蝶形弹簧吸能装置，利用缓冲器蝶形弹簧吸能装置实现对提升容器的缓冲制动并最终悬停。

状况2：当主提钢丝绳限位块与防旋转钩头连接装置间失去提升力时，提升容器将在重力作用下做自由落体运动，而提升容器保护伞间仍在主提钢丝绳作用下匀速下降，进而造成提升容器与提升容器保护伞间产生相对位移，通过钩头保护绳带动缓冲器滚筒转动，在缓冲器滚筒与缓冲器主轴装置间螺纹螺杆连接方式的作用下推动缓冲器主轴装置压缩缓冲器蝶形弹簧吸能装置，利用缓冲器蝶形弹簧吸能装置实现提升容器与提升容器保护伞相对静止，最终在主提绳钢丝绳的作用下平稳运行。

状况3：当在钩头保护绳锁绳板以下位置失去提升力时，由提升容器保险绳可摘挂式连接钩头与钩头保护绳下端尾绳环的连接，通过提升容器保险绳实现对提升容器的二次保护。

3.同步收绳：当提升容器与提升容器保护伞产生相对位移后，在恢复主提绳钢丝绳的上提操作时，主提钢丝绳将带动同步收绳装置主动轮转动，通过同步收绳装置传动V带带动缓冲器滚筒转动，最终消除提升容器与提升容器保护伞之间的相对位移量。

4.特殊运行阶段：

阶段1：当提升容器处于卸载位置时，存在着因主提钢丝绳受力减小而造成抓捕装置动作的可能性。通过调配保护伞装配总重来平衡抓捕自锁装置蓄能机构的弹簧弹力的方式，可以有效防止抓捕机构在该运行阶段动作。

阶段2：当保护伞运行到限位附近但未触发保护伞限位顶杆动作时，防旋转钩头连接装置失去上提力，造成保护伞与提升容器产生相对位移进而触发吸能缓冲装置动作，但在极短的时间内保护伞限位顶杆发生动作，牵引吸能缓冲装置的棘轮，使得吸能缓冲装置空转。通过合理选配牵引绳的破断拉力等级，可以实现在吸能缓冲装置动作后，如再触发保护伞限位顶杆动作将拉断牵引绳。

阶段3：井口更换提升容器时，情形与阶段1同理。

阶段4：井底装载及井底更换提升容器时，由于保护伞已落到其限位装置上，此时抓捕器已经动作，且吸能缓冲装置空转。需合理配置吸能的缓冲制动距离和容绳量，以便于适应工作盘与工作面距离不断变化实际工况的需要。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种用于立井井筒施工的提升容器防坠装置，其特征在于包括：

安装在保护伞下部的抓捕自锁装置；

沿主提钢丝绳且在抓捕自锁装置的相邻侧装设有吸能缓冲装置和同步收绳装置，所述同步收绳装置位于吸能缓冲装置的内侧；

沿主提钢丝绳且在吸能缓冲装置和同步收绳装置的下部固定有钩头连接装置，钩头连接装置通过钩头保护绳与所述的吸能缓冲装置活动连接；

所述钩头连接装置的下部悬挂吊桶结构；

所述抓捕自锁装置包括连杆机构、逆止限位机构和蓄能机构，其中，

所述逆止限位机构包括限位块和压板，所述限位块装设在主提钢丝绳上，所述压板与蓄能机构活动连接；

所述蓄能机构对称设置在主提钢丝绳的两侧，蓄能机构的上端部设置有滑道，内部装设弹簧；

所述连杆机构一端装设在蓄能机构的滑道内，一端与对称设置在稳绳两侧的摩擦块活动连接。

2.根据权利要求1所述的提升容器防坠装置，其特征在于：还包括保护伞限位装置，所述保护伞限位装置装设在所述稳绳与井筒工作盘连接处上端，所述稳绳与井筒工作盘连接处还设有保护伞锥形导绳槽。

3.根据权利要求2所述的提升容器防坠装置，其特征在于：所述保护伞限位装置包括限位顶杆、网格式带齿轮棘轮机构、牵引绳、复位弹簧和带弹簧齿滑块，其中，所述限位顶杆安装在所述保护伞锥形导绳槽上；所述牵引绳连接带弹簧齿滑块和限位顶杆；所述复位弹簧一端固定，一端与带弹簧齿滑块固定连接；所述网格式带齿轮棘轮机构与带弹簧齿滑块配合连接。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的提升容器防坠装置，其特征在于：所述限位块与主提钢丝绳采用双向限位连接。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的提升容器防坠装置，其特征在于：所述吸能缓冲装置包括吸能装置和缓冲器，所述缓冲器包括底座、主轴和滚筒，其中，所述主轴安装在底座上且主轴与底座间装设有棘轮；所述滚筒套装在主轴上且在滚筒外侧缠绕所述钩头保护绳；所述吸能装置套装在主轴上并位于滚筒内侧。

6.根据权利要求5所述的提升容器防坠装置，其特征在于：所述吸能装置为蝶形弹簧。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的提升容器防坠装置，其特征在于：所述钩头连接装置包括钩头、防旋转钩头连接装置、钩头保护绳锁绳板和防脱钩挡绳板，所述防脱钩挡绳板位于钩头的开口处且一端与钩头活动连接，所述钩头保护绳锁绳板紧固在所述钩头中间部位，所述钩头卡装在所述防旋转钩头连接装置内并通过螺栓固定，所述防旋转钩头连接装置的上部通过螺栓与所述主提钢丝绳紧固连接。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的提升容器防坠装置，其特征在于：所述吊桶结构包括提升容器、保险绳和可摘挂式钩头，所述保险绳布置在提升容器内侧，一端与可摘挂式钩头连接。

9.根据权利要求5所述的提升容器防坠装置，其特征在于：所述同步收绳装置包括主动轮和传动V带，所述主动轮安装在主提钢丝绳上并与吸能缓冲装置存在间隔，所述传动V带连接主动轮和缓冲器，用于回收钢丝绳时提供动力。